D0I:10.13374/i.issnl00113.2008.12.015 第30卷第12期 北京科技大学学报 Vol.30 No.12 2008年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dee.2008 表面处理对胶粘剂/金属界面疲劳性能的影响 张颖怀许立宁路民旭 北京科技大学腐蚀与防护中心，北京100083 摘要对碳钢表面分别进行硅烷和磷化处理，然后用环氧树脂胶粘剂粘接，研究了不同表面处理的胶接接头力学性能，分 析了金属表面处理方法对胶粘剂/金属界面疲劳性能的影响·在胶接接头施加疲劳载荷，测量了胶接接头疲劳前后的强度位 移曲线：对比疲劳前后界面剪切强度的变化，采用断裂力学理论分析了界面裂纹扩展过程。结果表明：表面经硅烷处理后，界 面粘接强度最大，耐疲劳性能最好.胶接接头的失效通常在界面发生，能量可以通过裂尖扩展释放，也可以通过粘接层的塑性 变形释放· 关键词胶接接头；界面：表面处理；粘接性能：力学性能 分类号TG491 Effect of surface treatment on the fatigue performance of adhesive/metal interface ZHA NG Yinghuai.XU Lining.LU Minxu Corrosion and Protection Center,University of Science and Technology Beijing:Beijing 100083,China ABSTRACI Metal surfaces were treated by silane,phosphate and untreated respectively.and then adhered by epoxy resin.The mechanical properties of the adhesive joints by different treatment methods were investigated and the effect of surface treatment on the fatigue performance of the adhesive/metal interface was analyzed.The stress"strain curves of the adhesive joints were compared before and after fatigue load was applied on the joints.Crack propagation in the interface was discussed on the basis of fracture mechanics. The results show that the fatigue resistance of silane-treated samples is the best and the adhesive strength is the greatest.Adhesion failure always initiates at the interface.Energy can release through propagation of crack tips and also can through plastic deformation of the adhesive layer. KEY WORDS adhesive joint:interface:surface pretreatment:adhesive performance:mechanical properties 埋地管道外防腐层在服役过程中遭受的疲劳载 处理方法，应用到工程实践中去， 荷，会导致界面脱落，广泛使用的粘接件（不采用螺 1实验部分 栓紧固)中胶粘剂/金属粘接界面是否具有很好的耐 疲劳性、耐腐蚀性直接与界面粘接强度有关，国外 1.1实验材料 对胶接接头在疲劳过程中裂纹扩展规律研究较多， 双组分胶粘剂，其中主剂为环氧树脂胶粘剂，型 但对胶接接头界面的静载破坏与疲劳破坏之间的内 号为HWH53-20,与室温固化剂采用4：1比例混 在联系及表面处理对提高界面的粘接性、耐疲劳性 合，主剂和固化剂均为湖北吴为涂料涂装有限公司 及耐蚀性的微观机理研究较少， 生产，基体金属为普通碳钢（即Q235钢） 本文测试了不同表面处理的胶接接头的力学性 1.2试样制备 能，通过应力一应变曲线分析表面处理对胶粘剂/金 按照国标GB7124一86的测试方法，将厚度为 属界面的粘接性能、耐疲劳性能的影响，对界面破坏 2士0.1mm的基体金属切割成100mm×25mm的 机理进行深入分析，以便能筛选出行之有效的表面 长条状金属片，实验前试样表面经360#、600#和 收稿日期：2007-11-30修回日期：2008-01-24 作者简介：张颖怀(1972-)，女，博士研究生：路民旭(1954一)，男，教授，博士生导师，Emad:Lmmx123@126.com表面处理对胶粘剂／金属界面疲劳性能的影响 张颖怀 许立宁 路民旭 北京科技大学腐蚀与防护中心‚北京100083 摘 要 对碳钢表面分别进行硅烷和磷化处理‚然后用环氧树脂胶粘剂粘接．研究了不同表面处理的胶接接头力学性能‚分 析了金属表面处理方法对胶粘剂／金属界面疲劳性能的影响．在胶接接头施加疲劳载荷‚测量了胶接接头疲劳前后的强度－位 移曲线．对比疲劳前后界面剪切强度的变化‚采用断裂力学理论分析了界面裂纹扩展过程．结果表明：表面经硅烷处理后‚界 面粘接强度最大‚耐疲劳性能最好．胶接接头的失效通常在界面发生‚能量可以通过裂尖扩展释放‚也可以通过粘接层的塑性 变形释放． 关键词 胶接接头；界面；表面处理；粘接性能；力学性能 分类号 TG491 Effect of surface treatment on the fatigue performance of adhesive／metal interface ZHA NG Y inghuai‚XU Lining‚LU Minxu Corrosion and Protection Center‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China ABSTRACT Metal surfaces were treated by silane‚phosphate and untreated respectively‚and then adhered by epoxy resin．T he mechanical properties of the adhesive joints by different treatment methods were investigated and the effect of surface treatment on the fatigue performance of the adhesive／metal interface was analyzed．T he stress-strain curves of the adhesive joints were compared before and after fatigue load was applied on the joints．Crack propagation in the interface was discussed on the basis of fracture mechanics． T he results show that the fatigue resistance of silane-treated samples is the best and the adhesive strength is the greatest．Adhesion failure always initiates at the interface．Energy can release through propagation of crack tips and also can through plastic deformation of the adhesive layer． KEY WORDS adhesive joint；interface；surface pretreatment；adhesive performance；mechanical properties 收稿日期：2007-11-30 修回日期：2008-01-24 作者简介：张颖怀（1972－）‚女‚博士研究生；路民旭（1954－）‚男‚教授‚博士生导师‚E-mail：Lumx123＠126．com 埋地管道外防腐层在服役过程中遭受的疲劳载 荷‚会导致界面脱落．广泛使用的粘接件（不采用螺 栓紧固）中胶粘剂／金属粘接界面是否具有很好的耐 疲劳性、耐腐蚀性直接与界面粘接强度有关．国外 对胶接接头在疲劳过程中裂纹扩展规律研究较多‚ 但对胶接接头界面的静载破坏与疲劳破坏之间的内 在联系及表面处理对提高界面的粘接性、耐疲劳性 及耐蚀性的微观机理研究较少． 本文测试了不同表面处理的胶接接头的力学性 能‚通过应力－应变曲线分析表面处理对胶粘剂／金 属界面的粘接性能、耐疲劳性能的影响‚对界面破坏 机理进行深入分析‚以便能筛选出行之有效的表面 处理方法‚应用到工程实践中去． 1 实验部分 1∙1 实验材料 双组分胶粘剂‚其中主剂为环氧树脂胶粘剂‚型 号为 HWH53－20‚与室温固化剂采用4∶1比例混 合．主剂和固化剂均为湖北昊为涂料涂装有限公司 生产．基体金属为普通碳钢（即 Q235钢）． 1∙2 试样制备 按照国标 GB 7124－86的测试方法‚将厚度为 2±0∙1mm 的基体金属切割成100mm×25mm 的 长条状金属片．实验前试样表面经360＃、600＃ 和 第30卷 第12期 2008年 12月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．12 Dec．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．12．015